Avec les coûts énergétiques qui ne cessent d’augmenter, il devient de plus en plus difficile de chauffer et de climatiser nos maisons. C’est un problème pour à peu près tout le monde; mais surtout pour ceux qui vivent dans les régions les plus chaudes du pays. Essayer de refroidir une maison peut être plus coûteux que d’essayer de la chauffer, car les climatiseurs sont connus pour leur consommation électrique.
Pour beaucoup d’entre nous, le chauffage n’est pas vraiment un problème, car nous avons installé des poêles à bois dans nos maisons. Étant donné que nous pouvons trouver du bois gratuitement, si nous sommes prêts à travailler un peu pour le couper et le fendre, nous pouvons économiser beaucoup sur nos factures de chauffage, même si nous ne pouvons pas les supprimer complètement.
Mais la même chose n’a pas vraiment existé pour le refroidissement… ou pas ? La réponse dont nous avions besoin était-elle littéralement sous nos pieds, sans même que nous le sachions ? Existe-t-il un moyen de puiser dans la température du sol et de l’utiliser pour refroidir nos maisons ? La réponse est oui, bien que je vous prévienne, c’est une bonne quantité de travail. En fin de compte, cela en vaut la peine, en raison de ce que cela vous coûtera.
L’idée de base est de puiser dans la température souterraine déjà existante. Quiconque possède un puits sait que l’eau qui en sort est agréable et fraîche. Vous pouvez même recueillir la même compréhension par la température de l’eau de votre robinet. Même les jours les plus chauds, l’eau qui circule sous terre jusqu’à votre maison est agréable et fraîche.
Puiser dans cette température souterraine est appelé « géothermie ». Il y a à la fois le chauffage et le refroidissement géothermique. Le chauffage nécessite un ingénieur, avec des puits qui s’enfoncent à des centaines de pieds dans le sol. Le refroidissement est beaucoup plus simple et ne nécessite pas vraiment les services d’un ingénieur. Vous pouvez mettre un système en vous-même, avec peu de travail de conception et encore moins de connaissances techniques.
Les températures souterraines varient d’un endroit à l’autre, mais elles ont tendance à rester constantes tout au long de l’année. D’après ce que je peux comprendre, il semble qu’environ 55 ° F est la température souterraine la plus courante, bien qu’il soit possible que les températures souterraines atteignent 75 ° F. (Veuillez noter ici que je ne parle pas des zones où il y a des sources chaudes souterraines ou où une activité volcanique pourrait être présente.) Mais même 75°F n’est pas si mal, car c’est en plein milieu de ce qu’on appelle le « zone de confort » pour le chauffage et le refroidissement de la maison.
Le système de refroidissement géothermique de base
Un système de refroidissement géothermique de base se compose d’un tuyau ou d’un tube enfoui sous terre, avec de l’air qui le traverse. Un système plus compliqué pourrait faire couler de l’eau dans ce tube, puis utiliser un échangeur de chaleur pour refroidir l’air de cette eau refroidie. Le seul problème avec cela, c’est que cela coûterait beaucoup plus cher et demanderait beaucoup plus de travail à construire.
Le système auquel je fais référence consiste en un tuyau en plastique ondulé, conçu pour être utilisé sous terre. Il doit avoir un diamètre minimum de quatre pouces, mais peut atteindre six pouces. Il est essentiel qu’il ne soit pas perforé. Le type perforé est utilisé pour les champs de sangsues sur les systèmes septiques, pas pour ce que nous essayons de faire. Cent pieds d’un tel tuyau devrait coûter entre 100 $ et 150 $, selon le matériau, la fabrication et le fournisseur.
Cent pieds de tuyau fourniront l’équivalent approximatif de 2 000 BTU de climatisation. Ce n’est en fait pas suffisant pour assurer un refroidissement complet d’une pièce, car vous avez besoin de 5 000 BTU pour refroidir une pièce de 10 x 10 à 12 x 12. Quelques autres exigences de taille de base pour vous aider à comprendre votre propre système :
- 2 000 BTU suffisent pour 50 pieds carrés.
- 5 000 BTU suffisent pour 100 à 150 pieds carrés.
- 6 000 BTU suffisent pour 150 à 250 pieds carrés (pièce de 12 x 20)
- 7 000 BTU suffisent pour 250 à 300 pieds carrés (pièce de 16 x 16)
Il est possible de recevoir 5 000 BTU de refroidissement en utilisant 250 pieds de tuyau enterré de 4 pouces de diamètre. Le problème ici, c’est que plus le tuyau s’allonge, plus il faut de puissance pour faire passer l’air à travers. Pour réduire les coûts et le travail nécessaires à la fabrication du système, il serait préférable d’utiliser deux sections de tuyau en plastique de 100 pieds, fonctionnant en parallèle, plutôt que d’utiliser une section de tuyau de 200 pieds.
L’autre grande raison de se limiter aux sections de 100 pieds, c’est qu’il est facile de trouver le boyau à vendre dans les sections de 100 pieds. Pour obtenir un tube de 200 pieds de long, vous devez coller deux sections de 100 pieds ensemble. Cela introduit la possibilité de fuites d’eau, qui peuvent finalement bloquer le flux d’air à travers le système.
Installation du système de refroidissement géothermique
Pour obtenir la température souhaitée de manière constante, il faut aller au moins à six pieds sous la surface. Bien qu’il soit possible d’obtenir des températures fraîches plus près de la surface que cela, vous pouvez être sûr que vous recevrez la température que vous désirez, ni qu’elle sera constante. Cela signifie beaucoup de creuser, de préférence avec quelque chose comme une houe, plutôt qu’à la main. Le chemin n’a pas besoin d’être droit ou d’avoir une forme particulière d’ailleurs. Vous voulez juste vous assurer que le tuyau ne se croise pas ou ne repose pas à côté de lui-même.
Avant de creuser, vous voudrez planifier où votre tranchée doit aller. Une simple boucle ou S fonctionne bien, tant qu’il n’y a rien sur le chemin. Assurez-vous d’appeler le 8-1-1 avant de creuser, pour savoir s’il y a des tuyaux ou des fils souterrains qui traversent votre propriété. Ils seront heureux de sortir et de marquer l’emplacement de n’importe lequel, afin que vous ne les déterriez pas.
Vous devrez également faire attention aux racines des arbres, si vous avez des arbres sur votre propriété. Dans l’ensemble, les racines s’étendront sous terre, aussi loin que les branches s’étendent au-dessus du sol. Planifiez votre tranchée de manière à ce qu’elle n’aille pas là où se trouvent les racines. Creuser à travers ces racines sera beaucoup plus difficile.
Vous aurez envie d’aller sous terre le plus rapidement possible, une fois que vous aurez traversé le mur de votre maison. Toute partie du tuyau qui est exposée au-dessus du sol doit être soigneusement isolée (l’isolation en mousse pulvérisée, encapsulée dans une boîte en contreplaqué, fonctionne bien) pour empêcher l’air à l’intérieur de se réchauffer lorsqu’il passe du sol à votre maison.
Un ventilateur doit être installé à l’extrémité d’entrée du tuyau, où il aspire l’air hors de votre maison. Pour cela, un ventilateur à cage d’écureuil de 4″ de diamètre peut être utilisé ou un ventilateur de conduit en ligne de 4″ de diamètre. Un ventilateur circulaire ou en caisson doit être ajouté à l’extrémité de sortie, là où l’air refroidi retourne dans votre maison. Ces deux éléments doivent être aussi éloignés que possible, peut-être aux extrémités opposées de la pièce. Les deux auront besoin de puissance, c’est donc une considération lors de leur mise en page. En même temps, vous ne voulez pas les mettre directement sous vos prises électriques et prendre le risque de couper un fil.
La chaleur monte et l’air froid descend, il peut donc sembler que l’endroit le plus logique pour aspirer l’air, pour passer par le tuyau souterrain, est près du plafond. Il y a cependant quelques problèmes avec cela. Il y a d’abord le problème de l’esthétique. Installer une cage d’écureuil sur le mur, près du plafond, n’aura pas l’air très bien. Deuxièmement, le tuyau ou les conduits supplémentaires à l’extérieur de la maison donnent simplement plus de temps à l’air pour se réchauffer, ce qui rend le système moins efficace.
Pour ces raisons, il est préférable de placer la sortie d’air et l’entrée d’air près du sol, éventuellement même cachées par des meubles. Assurez-vous simplement qu’ils ne sont pas trop cachés, que l’air peut circuler facilement vers et depuis eux.
L’ajout d’un ventilateur de plafond dans la pièce, s’il n’y en a pas déjà un, peut aider à surmonter la tendance de l’air chaud à monter et de l’air froid à tomber au sol. Le ventilateur de plafond fonctionnera pour mélanger l’air autour, éliminant la stratification de la température de l’air. Tout sera à peu près à la même température.
Vous pouvez décider d’installer un thermostat pour votre système de refroidissement géothermique. N’importe quel thermostat standard fonctionnera ; mais il sera nécessaire de faire passer la sortie de contrôle du thermostat par un relais, reliant le ventilateur et le moteur de l’autre côté. Les thermostats ne sont pas conçus pour gérer la quantité de courant nécessaire pour faire fonctionner un moteur. Les relais sont utilisés dans les systèmes CVC, acceptant le signal à faible courant et basse tension du thermostat et l’utilisant pour permettre à un courant plus élevé et à une tension plus élevée d’entraîner le ventilateur et d’autres parties de votre système CVC. Certains d’entre eux ont besoin d’un courant alternatif de 220 volts, tandis que d’autres fonctionnent avec le courant domestique normal. L’autre chose à considérer est la création de bouchons isolés, peut-être en caoutchouc mousse, qui peuvent être installés aux extrémités d’entrée et de sortie du système de refroidissement géothermique pendant l’hiver, lorsque le système n’est pas utilisé. Même sans électricité, le système laissera entrer une certaine quantité d’air froid dans la maison, pendant les mois les plus froids, si le tuyau n’est pas branché.
